北方供暖地區(qū)不同采暖方式發(fā)展現(xiàn)狀及經(jīng)濟性分析

程翔

摘要：文章針對現(xiàn)今供暖質(zhì)量需求不斷升高以及環(huán)境保護(hù)政策對傳統(tǒng)采暖方式具有沖擊力兩個問題展開探究。從北方地區(qū)供暖情況簡述、環(huán)境型分析、經(jīng)濟分析以及未來采暖趨勢預(yù)判四個方面進(jìn)行分析，為合理選擇采暖方式提供理論依據(jù)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：北方地區(qū);采暖方式;能源結(jié)構(gòu);經(jīng)濟分析;發(fā)展趨勢預(yù)測

隨著十九大召開、我國社會主義進(jìn)入新時代，我國政治上、經(jīng)濟上將貫徹落實新發(fā)展理念，綠色發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展將成為國家政策所支持的發(fā)展方式。我國北方地區(qū)冬季采暖供熱是主要消費大戶，然而北方地區(qū)供暖存在著污染較高（污染物排放使北方冬季采暖對區(qū)域環(huán)境污染非常嚴(yán)重，導(dǎo)致近年北方地區(qū)冬季空氣質(zhì)量明顯下降，霧霾天氣頻繁發(fā)生），經(jīng)濟效益有待提升，化石能源消耗巨大且供應(yīng)日益緊張等問題。在新時代我國提出了綠水青山便是金山銀山的理念，讓居民享受良好的生態(tài)環(huán)境成為新時代首要目標(biāo)。我國目前對大部分北方供暖都會提出了詳細(xì)污染物排放數(shù)值要求以改良生態(tài)環(huán)境，什么樣的采暖方式、能源消費模式將同時實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的“雙盈利”成為引領(lǐng)采暖行業(yè)成長的核心問題。同時，我國對能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整促使新型采暖技術(shù)不斷涌現(xiàn)，各種技術(shù)特點相差巨大，需在不同角度進(jìn)行綜合評價，指出多種能源采暖技術(shù)的發(fā)展方向。

從現(xiàn)今北方供暖地區(qū)采暖現(xiàn)狀入手，對各種采暖方式進(jìn)行環(huán)保及經(jīng)濟性分析，并對未來采暖行業(yè)發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)測，指出將來可能“受寵”的采暖新方式。

一、北方供暖地區(qū)采暖方式簡述

（一）按采暖覆蓋范圍分類

我國經(jīng)濟目前處于高速發(fā)展階段，相應(yīng)的帶動了科技進(jìn)步，富含科技含量的采暖設(shè)備也逐步被開發(fā)使用。根據(jù)供暖對象聚集程度的不同，采暖方式可以分為集中采暖和分散采暖。

1. 集中采暖

集中供暖主要為城市小區(qū)、企業(yè)等人口集中區(qū)提供采暖需求，是首要采暖方式?，F(xiàn)今，集中采暖方式已覆蓋中國北方地區(qū)城市大部分區(qū)域，農(nóng)村部分區(qū)域。該采暖方式熱能使用效率高，技術(shù)非常成熟。能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷供暖，且價格便宜，安全性較高。但這種供暖方式一般不可調(diào)節(jié)溫度，供暖時間也無法靈活控制。

2. 分散采暖

分散采暖采用功率足夠大的燃?xì)鉄崴鳎ㄈ細(xì)鉅t）來為住戶提供供暖和生活熱水的系統(tǒng)，可由用戶隨意選擇采暖溫度和采暖時間。

中國北方地區(qū)城市小部分區(qū)域（多為未經(jīng)重新改造的老城區(qū)）、農(nóng)村大部分區(qū)域仍采用分散采暖。部分中高檔小區(qū)采用分散取暖時，往往采用以天然氣為燃料的鍋爐進(jìn)行采暖，能按照用戶需求進(jìn)行供熱平衡的調(diào)節(jié)，有利于節(jié)約資源。但由于單體分散供熱方式需要建立較多的小型鍋爐房，因鍋爐容量小，技術(shù)水平差，導(dǎo)致了熱能損耗較多，煤炭燃燒不充分現(xiàn)象的發(fā)生。

（二）按采暖能源分類

1. 燃煤采暖

以煤為燃料目前仍是主要供暖方式，因為該技術(shù)成熟、安全可靠，且價格便宜。但是也伴隨著污染物排放非常嚴(yán)重的問題。目前國家已經(jīng)出臺相關(guān)政策逐漸取締該采暖方式。

針對國家有關(guān)環(huán)境改善政策，市場也研發(fā)出一定種類的新型燃煤采暖鍋爐設(shè)計。然而此類基于煤炭為燃料的鍋爐發(fā)展前景并不樂觀，更苛刻的環(huán)保要求嚴(yán)重限制了燃煤鍋爐的繼續(xù)使用，煤炭作為采暖燃料在國家政策的倒逼下將在近幾十年內(nèi)逐步退出市場。

2. 燃?xì)獠膳?/p>

燃?xì)獠膳钥扇細(xì)怏w為能源為居民供暖。隨著國家禁止燃煤鍋爐的使用，目前已有大型燃?xì)忮仩t用于小區(qū)域集中供暖。

燃?xì)獠膳蓪崿F(xiàn)用戶自身限定開關(guān)時間，計量準(zhǔn)確。在實現(xiàn)供暖保障的同時部分燃?xì)夤┡O(shè)備還可以提供生活熱水，滿足家庭日常需求。且一般家庭用燃?xì)夤┡O(shè)備體積較小，可安裝在墻體、房間角落等，節(jié)省住房空間。但由于國家大規(guī)模煤改氣工程的實施導(dǎo)致天然氣供不應(yīng)求，價格上漲，燃?xì)獠膳杀境噬仙厔?。在安全監(jiān)管較弱地區(qū)，燃?xì)夤┡O(shè)備安裝方式不當(dāng)會引起燃料燃燒不完全產(chǎn)生有毒氣體一氧化碳，存在安全隱患。

3 .普通電采暖

普通電采暖以電為能量，加熱可發(fā)熱器件從而將房間空氣溫度升高。電采暖控制溫度較方便，且達(dá)到設(shè)定溫度所需時間也較短。一般電暖器不會發(fā)出噪音，也不會排放污染物，是環(huán)境友好型能源。但由于一般電暖器體積較小，房間內(nèi)空氣溫度梯度較大，總體舒適度稍差。且耗電量使用成本偏高，有一定的使用安全問題。

4. 空調(diào)采暖

用空調(diào)作為供熱機器的采暖方式。該種采暖方式使用安全方便。電能利用效率較高，因室外機可以吸收環(huán)境熱量，進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)化，所以單位電能轉(zhuǎn)化得到熱能高于電能直接發(fā)熱的熱值。但同樣成本較高。

5. 太陽能采暖

將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能供利用。成本低，壽命長，經(jīng)濟效益顯著，可再生能源。但因集熱設(shè)備面積大，造價高，且時間性較強，需配合蓄熱設(shè)備使用。

6. 地?zé)岵膳?/p>

地?zé)岵膳瘜⒌責(zé)崮茏鳛闊嵩?，使用熱泵實現(xiàn)供暖。冬季氣溫較低時，依靠溫差把地?zé)崮軣崃總鬟f給房間。地?zé)崮芑緵]有成本，且消費每度電能夠獲取三度電以上的熱量，是高效節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品。使用地?zé)峁┡瘷C組供暖運行費用較低。但當(dāng)采熱源過于密集時，地?zé)峁┙o效果不佳。

7. 核能供熱

通過核反應(yīng)堆核反應(yīng)放出的熱量提供供暖熱水。能量密度高，污染物排放量很低，壽命很長。當(dāng)服役期滿，選用的地區(qū)可以繼續(xù)安全使用。

核能供暖技術(shù)要求很高，且安全隱患在現(xiàn)今科技水平下仍存在，推廣應(yīng)用較少。

8. 熱泵采暖

熱泵工作原理與空調(diào)類似，有空氣源熱泵、土壤源熱泵和水源熱泵等種類。熱泵將外界的熱量高效率利用，運行成本很低。且設(shè)備調(diào)節(jié)起來比較簡單，但維護(hù)復(fù)雜產(chǎn)生的噪音容易造成擾民現(xiàn)象發(fā)生。

二、不同采暖方式環(huán)保效益分析

排放因子是指單位質(zhì)量能源消耗伴隨的污染物的生成量，是表征污染源顆粒物排放特征的重要參數(shù)單位一般為g/kg或kg/t。

幾種比較典型的供暖方式排放因子比較如圖 1所示。由分析發(fā)現(xiàn)，燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)和燃煤鍋爐房的排放因子明顯高于其他類型的供暖方式。

（一）不同采暖方式污染物排放量

圖 2以年排放總量為評價標(biāo)準(zhǔn)對比了不同供暖模式下的污染物排放。燃?xì)夥稚㈠仩t供暖模式下各種污染物排放量是最低的，集中供暖模式下以天然氣為燃料的污染物排放量明顯低于以煤粉為燃料的污染物排放量。

（二）不同采暖方式環(huán)保效益比較分析

根據(jù)以上對不同采暖方式的排放因子和污染物排放總量對比，可以按對環(huán)境的污染程度將全部采暖方式分為環(huán)境友好型采暖方式和高污染采暖方式。在今后的采暖方式技術(shù)改革中盡可能發(fā)展環(huán)境友好型采暖方式，高污染采暖方式則需要逐步放棄。

1. 環(huán)境友好型采暖方式

通過上述分析，可知集中供熱相比于分散供熱具有環(huán)境友好型優(yōu)勢。把多種不同的能源聯(lián)合起來使用可以提高設(shè)備熱效率。太陽能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等本身具有能源自身清潔屬性。

2. 高污染采暖方式

以煤炭作為主要燃料的采暖方式普遍具有耗能大、污染物多、污染高的劣勢。但往往煤炭采暖在經(jīng)濟上具有優(yōu)勢，開采成本、凈化成本、燃燒成本較低，屬于高污染采暖方式，已經(jīng)不適合繼續(xù)推廣使用。

三、不同采暖方式經(jīng)濟性及影響因素分析不同采暖方式經(jīng)濟性比較

（一）初投資

初投資可用如下公式進(jìn)行計算：

M=M1+M2+M3+M4（1）

式中，M1為設(shè)備價格，元。M2為安裝費用，元/平米。M3為外網(wǎng)投資，元/平米。M4為室內(nèi)花費，元/平米。某北方地區(qū)不同采暖方式初投資比較如圖 3所示。

（二）運行費用

運行費用可用如下公式計算：

N=N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7（2）

式中，N1為使用的燃料費，元/（平米·年）。可用公式N1=K*P計算，其中K為年耗燃料量，公斤/（平米·年）。P為燃料單價，元/公斤。N2為水費，元/（平米·年）。鍋爐需要按需補給水，而對于單戶式燃?xì)忮仩t則補給水量很少。N3為電費，元/（平米·年）。鍋爐其他配套設(shè)備運行時的電耗。N4為人工費，元/（人·天）。此處指配備操作人員的傳統(tǒng)供暖廠家所需人力費。N5為維修費，元/（平米·年）。一般根據(jù)固定資產(chǎn)總價值進(jìn)行估算。N6為折舊費，元/（平米·年）。折舊費包括各種系統(tǒng)及設(shè)備等的折舊，按一定百分率的固定資產(chǎn)進(jìn)行計算。N7為其他費用，元/（平米·年）。包括燃料燃燒污染物處理費、水處理費等，按一定百分率的固定資產(chǎn)進(jìn)行計算。

圖4給出了各種采暖方式的運行費用對比。

（三）總費用

總費用采用費用年值的方法進(jìn)行計算，把初投資按一定折算率折算為與經(jīng)營費用相似的費用，將兩者加至一起算出的數(shù)值稱為費用年值。根據(jù)此計算方法得到某地不同采暖方式的總費用對比，如圖5所示。

由圖 5可知，與燃煤集中鍋爐房相比，分散燃?xì)忮仩t和發(fā)熱電纜的總費用是較高的，而熱電廠、戶式燃?xì)鉅t和電暖器的總費用相對是較低的。

（四）國家政策對于采暖方式的影響

《中國的能源政策》中給出八項能源發(fā)展方針，并指出此后一段時期內(nèi)，中國仍將處于快速發(fā)展的階段，經(jīng)濟和民生兩個任務(wù)十分艱巨，能源供給依然形勢嚴(yán)重。

國家層面將繼續(xù)支持新能源和環(huán)境保護(hù)技術(shù)的研發(fā)。傳統(tǒng)燃煤采暖格局將漸漸被改善。隨著2020年全面小康的接近、2050年建成富強民主文明和諧美麗的社會主義強國的目標(biāo)確立，國家將支持、引導(dǎo)采暖方式向環(huán)境友好方向轉(zhuǎn)變。

（五）環(huán)保效益對不同采暖方式的影響

二氧化碳的排放是導(dǎo)致全球氣候變暖的重要原因。我國目前已經(jīng)成為二氧化碳第一排放國，約占全球排放總量的20%。電站鍋爐發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳約占我國排放總量的一半左右。對風(fēng)電、核電、水電和太陽能光伏發(fā)電減排二氧化碳的經(jīng)濟性進(jìn)行定量分析，若以水電減排每噸二氧化碳的費用作為基本標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定系數(shù)為1，那么核電的系數(shù)為1.2，風(fēng)電系數(shù)為1.9，太陽能光伏發(fā)電系數(shù)為3.4。核電的減排效果最好。為了從根本上減少二氧化碳排量，我國需大力發(fā)展可再生能源發(fā)電和核電。

目前，大氣污染已經(jīng)成為全國各地尤其是北方亟需解決的問題，而其導(dǎo)致的霧霾天氣正在危害人類健康。根據(jù)國家環(huán)境保護(hù)部提供的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，在全國主要大中型城市中，空氣污染主要集中在華中華北地區(qū)，重度霧霾主要集中在北方冬季，霧霾嚴(yán)重程度也是隨入冬開始呈上升趨勢。由此可知，冬季北方燃煤供暖是霧霾日漸嚴(yán)重的關(guān)鍵誘因。所以控制北方冬季采暖燃煤量不僅可以節(jié)約能源，還能減少霧霾天氣的發(fā)生。清潔能源供暖將逐步取代傳統(tǒng)燃煤供暖，這是加強環(huán)境保護(hù)大背景下對供暖方式改變的要求。

（六）房地產(chǎn)行業(yè)對于采暖方式的采納現(xiàn)狀及不同規(guī)格樓盤對采暖方式的需求

高層住宅的采暖系統(tǒng)的選擇與設(shè)計在目前來說依然在運用傳統(tǒng)建筑的思路，根據(jù)大樓高度、樓層內(nèi)部設(shè)計來設(shè)置管道與配套設(shè)施。采暖設(shè)施除了要顧及效率與節(jié)能的問題，還要考慮高層建筑的美觀問題。大力開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能等可再生資源，達(dá)到建筑整體的保溫效果， 能夠很大程度上降低采暖的能源消耗。

對于房地產(chǎn)廠商開發(fā)的高檔別墅區(qū)，由于選址多遠(yuǎn)離市區(qū)，既沒有傳統(tǒng)鍋爐房提供熱水采暖，也沒有天然氣管道提供燃?xì)夤┡?。因此很多都選擇電采暖或空調(diào)采暖。而根據(jù)本文對各種采暖方式的經(jīng)濟性分析，這兩種采暖方式供熱費用較大，尤其是別墅空間面積較大導(dǎo)致采暖季總體采暖費用較高。發(fā)展多能源耦合供熱技術(shù)成為房地產(chǎn)廠商解決別墅區(qū)采暖問題的有效途徑。

四、未來采暖方式預(yù)測

（一）能源多元化的采暖方式的優(yōu)勢及發(fā)展前景

煤炭作為中國的主要能源在供暖中具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢，但隨著我國居民生活水平提高引起的對生存環(huán)境要求的提高，以及環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，煤炭供暖將逐步退出歷史舞臺。新型采暖技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟可以滿足人們對采暖水平不斷提高的需求，采暖逐步走向多元化發(fā)展。雖然采暖方式的增加為人們提供了更多更方便的選擇，但單一的采暖方式總存在一些缺點和劣勢。因此，多能源耦合采暖技術(shù)應(yīng)時而生，不僅可以集多種采暖方式優(yōu)點于一身，還因為多能源耦合采暖中選用的多為具有環(huán)保優(yōu)勢和可再生優(yōu)勢的新型能源，成為采暖行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。

現(xiàn)用兩種多能源耦合采暖方式作為例證說明其優(yōu)勢。

太陽能與水源熱泵的多能源耦合供熱：常規(guī)太陽能供暖系統(tǒng)中集熱系統(tǒng)的可利用溫度范圍限制了太陽能的利用率，通過太陽能與水源熱泵的結(jié)合可充分利用太陽能低溫得熱， 降低集熱系統(tǒng)的工作溫度，顯著提高太陽能集熱效率，同時通過控制技術(shù)提高了水源熱泵的性能系數(shù)（COP）。

太陽能與生物質(zhì)能的多能源耦合供熱：利用生物質(zhì)鍋爐承擔(dān)大部分負(fù)荷來保障系統(tǒng)供熱溫度，保障夜間或陰雨天系統(tǒng)的正常運行。而當(dāng)白天日照充足時，將太陽能集熱器產(chǎn)生的熱水送入水箱儲存，并通過一定的聯(lián)合方式參與供熱循環(huán)，實現(xiàn)兩種可再生能源的有機結(jié)合。

（二）未來采暖的經(jīng)濟預(yù)判

目前，我國經(jīng)濟水平的提高和城鎮(zhèn)化規(guī)模的擴大使全國供熱總量持續(xù)增長。全國集中供熱總量從2006年的215805萬 GJ 增至2013年的319704萬GJ，年復(fù)合增長率5.78%。其中熱水的供應(yīng)量增長迅速，由2006年的148011萬GJ增至2015年的302110萬GJ，年復(fù)合增長率為7.4%。

我國供熱能源仍以煤炭為主，只有少數(shù)較發(fā)達(dá)地區(qū)使用天然氣供暖。由于能源成本占供熱消費總數(shù)的一半以上，煤炭、天然氣等能源價格的波動對明顯影響企業(yè)的效益。

長江中下游流域冬季濕冷，供暖訴求強烈，有望成為新增供暖市場擴容。我國長江中下游區(qū)域每年12月至次年3月處于冬季。根據(jù)數(shù)據(jù)測定，我國安徽、江蘇、上海等南方地區(qū)冬季室溫幾乎與室外溫度接近，遠(yuǎn)低于北方供暖城市室內(nèi)溫度（16℃-18℃）。隨著人們對生活舒適度要求越來越苛刻，目前南方已有部分小區(qū)推出供暖服務(wù)，市場潛力相當(dāng)巨大。

由此可知，在新能源采暖技術(shù)尚未完全取代傳統(tǒng)燃煤供暖的形式下，未來我國采暖費用將會呈現(xiàn)上升趨勢，在國民經(jīng)濟中所占比例也將有所升高。只有大力發(fā)展新能源供暖、多能源耦合采暖，才能降低冬季采暖費用。

雖然我國采暖方式呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，人們可選擇供暖種類也逐漸增加，但只有科學(xué)選用經(jīng)濟、環(huán)保的供暖方式，發(fā)展設(shè)計多能源耦合供暖技術(shù)，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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